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고체-추진제 불꽃의 어둠 띠의 형성과 어둠 띠 온도플래토

전문가 제언: ○ 추진제는 액체추진제와 고체추진제로 구별되는데 전자는 아주 큰 중량의 로켓발사체를 만들 수 있고 후자는 그렇지 못하다는 차이가 있다. 고체-추진제 불꽃의 어둠 띠는 발광 제2차 불꽃 띠로부터 추진제 표면 근처의 제1차 반응 띠를 분리하는 비-발광영역으로, 낮고 적절한 압력에서 많은 균일 고체 추진제들의 연소 시에 가시특성의 하나로 이중-염기, 니트라민, 이질화암모늄 등의 추진제들에 존재한다. 어둠 띠 형성 원인의 우세한 화학적 경로와 물리적 과정은 니트라민 단일추진제, DB 및 ADN 추진제들에 대하여 주위의 압력, 외부적 자극들, 추진제 화학식화, 표면조건, 연소속도 및 선결조건 온도의 영향들이다.

○ 순수한 AP와 AP-기초된 복합체 추진제들에 대하여, AP 분해생성물들의 강한 산화 때문에, 산화제-풍부 AP의 연소는 확산 불꽃을 발생하므로 대기압 이상에서 어둠 띠가 관찰되지 않지만 압력이 24mbar로 낮아지면 관찰된다. 그 현상은 AP와 AP/HTPB 추진제 연소가 낮은 압력 하에서 반응속도가 조절되고, 균일 추진제들의 연소와 유사해지기 때문이다. 어둠 띠 형성 주된 물리화학적 메커니즘들의 상세한 설명과 여러 가지 고체추진제들의 화학적 경로와 물리적 파라미터에 대한 어둠 띠 형성의 감도 해명은 고체연료의 추진력과 특성조절을 가능하게 한다.

○ 국내의 국방과학 연구원, 한국항공우주연구원, (주) 한화 등에서 추진제의 연구개발이 비밀리에 진행되고 있는 것으로 안다. 고체-추진제에 의한 배출가스속도는 mv2 = kT로 표시되는 식에서 온도가 일정할 때 운동에너지가 일정하며, 배출가스의 평균분자량 m이 작아야 속도 v가 커진다. 따라서 고체-추진제의 중간생성물과 최종생성물은 질량이 작은 기체의 몰수가 큰 불완전 연소물질을 생성한다. 앞서 논의된 고체-단일추진제, 다양한 복합체-추진제, 바인더 등 불꽃의 어둠 띠의 형성과 그 온도플래토의 연구개발은 총포, 미사일, 인공위성 로켓 발사체 등의 특수 방위산업 발전에 응용성이 방대할 것으로 기대된다.

저자: Yang, RJ; Thakre, P; Liau, YC; Yang, VG
자료유형: 학술정보